La ZC9 représente mon rêve pour Zephal Technologies, le rêve de beaucoup d'enfants qui est de créer sa propre supercar. Grâce à un projet réalisé à l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard, des chiffres concrets ont commencé à être associés à cette vision.

Cet article est le premier d'une série de quatre qui seront organisés de la manière suivante :

1. Idéation et concept
2. Architecture et mesures ergonomiques
3. Design extérieur
4. Design intérieur

Les origines

Les images de la ZC9 publiées à divers endroits du site ont été publiées pour la première fois dans la période 2022-2023. Mais en réalité, cette voiture existe depuis bien plus longtemps, depuis 2011 précisément. (Des dessins d'enfant, ça compte !)

En 2016, je créée mon premier modèle 3D sur Google SketchUp, encore gratuit à l'époque. De longs jours et de longues nuits à créer les polygones un par un ont été nécessaires pour donner une forme crédible à ma ZC9, mais j'étais plutôt fier du résultat.

Dans les années qui suivront, je réaliserai de nombreux dessins comportant plus ou moins de variations. Le but est à chaque fois d'améliorer l'existant pour créer une voiture toujours plus crédible et réaliste.

Arrivée à l'UTBM

En 2020, j'intègre l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard en filière Ergonomie, Design et Ingénierie Mécanique -  EDIM pour les intimes. C'est alors l'occasion de développer la ZC9 en me servant au maximum des matières enseignées. Dessin, cours d'ergonomie, dimensionnement... Pour un projet de dessin, je décide de réaliser des dessins sur feuille A3 d'une version améliorée de la ZC9, la ZR en version découvrable.

On nous apprend alors qu'il existe une matière spécifique pour le semestre de fin de cursus, TO55 projet personnel. Chaque élève peut proposer un projet d'ingénierie qui sera évalué puis proposé s'il est jugé adéquat. Ni une, ni deux, je propose le projet de la ZC9 à mon professeur principal. C'est une occasion à ne pas manquer !

Nous devions être quatre pour le projet. C'est ainsi que je suis rejoint par mes acolytes de promotion Romain Lespine, Pierre Desgrippes et Thomas Chen, avec qui nous allons faire un grand bond en avant sur la conception de la voiture.

Positionnement

L'équipe réunie, nous allions désormais développer un cahier des charges et se répartir les analyses et benchmarks des différentes solutions techniques.

Tout d'abord, le positionnement a été défini. La ZC9 sera une supercar "moyenne" à moteur central arrière, c'est à dire une concurrente aux Lamborghini Huracàn, Ferrari 296 GTB, Mclaren Artura ou encore Porsche 911 Turbo S. Elle aura une propulsion hybride avec moteur à combustion interne et moteur électrique. Au total, elle doit développer autour des 800 ch. Niveau caractère, elle se situera entre une Audi R8 et une Mclaren 720S : Civile et capable d'effectuer les tâches quotidiennes mais avant tout taillée pour le circuit.

Sur un graphe avec le comportement routier allant de route à course en abscisses et les émotions allant de technique à drama en ordonnées, voici où la ZC9 se placerait.

Benchmarks des solutions techniques

Afin d'obtenir un encombrement des différents sous-systèmes du véhicule, nous avons réalisé des benchmarks afin de choisir les meilleures options pour notre application. Moteur, transmission, trains roulants, motorisation électrique, châssis...

Le projet était particulièrement intéressant à traiter car même s'il s'agit d'un véhicule onéreux donc avec une certaine liberté dans le choix de solutions techniques "exotiques", il y a toujours des contraintes financières qui bornent nos choix contrairement à des véhicules sans limites comme les Koenigsegg ou Pagani par exemple.

Châssis

Après avoir réalisé un inventaire des types de châssis disponibles, nous en avons sélectionné trois potentiels. Les autres de type poutre, plancher, cadre classique... ont été rapidement écartés.

Les solutions étudiées étaient:

1. Châssis monocoque carbone : Type de châssis proposant les meilleures performances pour le poids le plus réduit. Cependant, une monocoque implique un développement coûteux et une polyvalence réduite (une seule carrosserie disponible ou un toit découvrable mais pas de modifications importantes de la structure)
2. Châssis "MonoCell" carbone : Connexe au châssis monocoque, la partie monocoque comprend uniquement l'habitacle en version barquette (sans toit) ou cellule complète. Des sous châssis y sont attachés, le plus souvent en aluminium.
3. Châssis tubulaire : Châssis composé de tubes soudés, principalement utilisé dans des voitures "artisanales" et des modèles de compétition. C'est le type de châssis le plus facile à mettre en œuvre, mais aussi le moins coûteux. Il est aussi plus lourd.

Nous avons choisi le châssis "MonoCell" carbone en version barquette. La partie centrale en carbone allège l'ensemble et permet plusieurs configurations de carrosserie, tout en étant plus rigide que le châssis tubulaire. Une barquette serait également moins coûteuse à produire.

Trains roulants

Pour les trains roulants, l'essieu à double triangulation a été adopté; il présentait des caractéristiques dynamiques supérieures et des réglages plus précis que les autres solutions.

Moteur & Transmission

Plusieurs motorisations ont été considérées au départ de ce projet mais notre choix s’est vite porté sur une motorisation hybride avec un moteur thermique en position centrale arrière et une motorisation électrique en parallèle sur le train avant.

Pour le moteur thermique, nous recherchions un moteur développant une puissance avoisinant les 500ch et pouvant tourner à des vitesses élevées. Il devait être de 6 à 12 cylindres.

Les moteurs les plus proches de notre solution idéale étaient le V8 de la Ferrari 458 Italia, le V10 de la Lamborghini Huracàn EVO et le flat 6 de la Porsche Cayman GT4 RS. Finalement, nous avons utilisé un V8 3.2L Ferrari issu d’une Maserati 3200GT avec une suralimentation par 2 turbos qui nous a été fourni par Sbarro. Ce choix a été fait car c’était le moteur dont la CAO était la plus détaillée qui nous était accessible. Il était couplé avec une boîte 5 vitesses manuelles Audi qui a servi de base pour notre modélisation.

Le moteur et la boite seront à l'avenir remplacés par un V10 4.6L atmosphérique maison et une boite double embrayage à 7 ou 8 rapports.

Motorisation électrique

Afin de garantir une bonne motricité et une bonne stabilité, nous souhaitions intégrer une transmission de puissance aux quatre roues. Cependant, une transmission intégrale est lourde : Dans le cas d’une Lamborghini Huracàn par exemple, la version EVO quatre roues motrices a une masse de 1520 kg alors que la version EVO RWD deux roues motrices affiche une masse de 1389 kg. Soit une différence de 131 kg.

Quitte à rajouter de la masse, autant rajouter de la puissance. Le complément électrique paraissait adapté. En effet, il fournit un supplément de puissance et un couple important dès 0 tr/min pour des accélérations améliorées par rapport à un seul moteur à combustion interne. De plus, il permet de rouler sans émettre d’émissions sur de courtes distances, ce qui est pratique pour les trajets du quotidien.

Parmi le choix de moteurs existants, ceux présentant des caractéristiques intéressantes ont été regroupés dans un benchmark. Il en est ressorti que le moteur Tesla Small Drive Unit était le plus intéressant, car ayant le meilleur compromis entre masse, puissance et encombrement.

Choix des batteries

Ici encore, le choix s’est porté sur une technologie Tesla. La ZC9 embarque deux modules Tesla 6s86p de 6,4 kWh, soit une capacité totale de 12,8 kWh. Etant donné que la consommation moyenne d’une voiture est de 15 kWh/100km, on peut espérer une autonomie tout électrique d’environ 80km, ce qui suffisant pour la plupart des trajets quotidiens.

Pour le chargeur, le BMS (Battery Management System) et la prise, nous avons respectivement pris un Stealth EV 6.6kW 400V, un Orion BMS2 et une CCS Combo 2.

La propulsion électrique pèse au total 154 kg auxquels il faut rajouter la masse des fixations et du câblage. Ce système ne pèse que quelques dizaines de kilos de plus qu’une transmission intégrale, tout en apportant 300 ch et 330 Nm de plus en plus de permettre une utilisation propre en déplacement quotidien.

Par la suite, grâce au développement des moteurs à flux axial, un BeyondMotors AXM3 ou équivalent sera intégré à la place du Tesla Small Drive Unit. Plus léger et compact, il ne pèse que 27kg pour une puissance de 300ch.

Solutions techniques et comparaison avec la concurrence

Blueprints retenus pour la carosserie

En s'aidant du modèle Sketchup de 2016, nous avons créé des blueprints en altérant légèrement le style de l'arrière de la voiture qui allaient servir de base à la conception de la carrosserie. Celle-ci sera d'abord conçue avec l'outil surfacique de CATIA, puis sera ensuite retravaillée en profondeur sur Alias Autostudio.

Dans le prochain article, vous découvrirez les secrets de la conception du modèle 3D en lui même et de ses sous-systèmes. Rendez-vous la semaine prochaine !